24V供电电源被断 开； 局部电路Par 1:_六的总电流过流保护功能是指当4-20mA测量电路总工作电流超过设定 的额定电流值时，电路会自动将24V供电电源断开，达到电路保护的目的； 以12路压力传感器提供电源为例说明保护原理，考虑到压力传感器的工作电流每路最 大为25mA，12路压力传感器接入电路后的最大电流值约为300mA，故将4-20mA测量电路额定 电流值设为350mA，保证电路正常工作的同时，防止过大电流的误流入对测量电路造成的损 坏。
[0015] 3)、压力变送器的信号采样电路采用的是传感器通道采集电路Part_B，其具有对 压力变送器信号进行转换、放大和采样，同时具有对单路传感器的过流保护功能；即局部电 路传感器通道采集电路Part_B，每个传感器通道采集电路Part_B输出采样信号Output-MCU-AD分别送入MCU进行AD采样； 同时，MCU输出1路供电控制信号MCU-PW-CRT和12路通道控制信号MCU-CH-CRT，前者能 够实现对测量电路的供电控制，后者能够实现对每个通道采集电路的单独控制； 局部电路Part_B将压力变送器输入的4-20mA信号转换为电压信号并放大后送入MCU， MCU根据电压值计算出电流值，并根据电流与压力的转换公式计算出实际的压力值;MCU对 输入电压UF进行12位AD转换，有 UF D 4096 (18) 运放U2对UD起到放大2倍的作用，故i7F = 2x〇D (19) 根据传感器压力与电流的关系，以O-lMPa量程为例，待测压力值PS " /D - 0.004 ,、 P--- (20) 0.016 根据ID与D点电压UD有如下关系： . UB Π )=(21) 120 将公式（18)、（19)、（21)代入(20)可得 F= 4096x 2x120 ( 22) _ 0.6?6 MCU按照公式(22 )即可计算出待测压力值，单位MPa; 压力变送器信号的量程为4-20mA，对应输入电压UF的范围为0.96-4.8V，当MCU检测到 输入电压UF超过此量程上限时，认为需要对该通道传感器进行过流保护，故强制置MCU-CH-CRT为逻辑0;场效应管Q4为N沟道M0S管，其栅源极阀值电压V GS(th) =3V，当MCU-CH-CRT为逻 辑0时，场效应管Q4的栅源极电压VGS ? 0V<VGS(th)，则Q4关断，传感器被断开，达到了对该通 道传感器过流保护的目的； 4)、自动断电保护的具体实现过程，当正常供电过程中出现过流情况时，MCU通过读取 Output-MCU-PW的值来判断电路的供电状态，一旦Output-MCU-PW为0，则MCU认为测量电路 需要断开电源，置MCU-PW-CRT为0;状态对应关系为： 当MCU-PW-CRT为逻辑1，24V供电电源接入测量电路后，如果正常供电，UB约为12V，有UB <UC，比较器U1输出端为高阻关断状态，Output-MCU-PW被上拉至5V左右，MCU将其读作逻辑 1，此时MCU认为电路正常供电，MCU-PW-CRT不变仍为1; 当MCU-PW-CRT为逻辑0,正常切断供电时，UB约为24V，有UB>UC，比较器U1输出端为低 阻导通状态，〇utput-MCU-PW接近0V，MCU将其读作逻辑0,此时MCU认为电路供电被切断， MCU-PW-CRT不变仍为0; 当MCU-PW-CRT为逻辑1正常供电时，如果电路出现过流，IR1为350mA，则UR1为0.7V，故 三极管Q1饱和导通，UB电压约24V，UB>UC，比较器U1输出端为低阻导通状态，Output-MCU-PW接近〇V，MCU将其读作逻辑0,此时MCU认为电路总工作电流异常需要对测量电路进行保 护，强制置MCU-PW-CRT为逻辑0，24V供电电源被断开。
【主权项】
1. 一种用于压力变送器的信号采样保护电路，其特征是：是具有对压力变送器信号进 行转换、放大和采样及对单路传感器的过流保护功能的压力变送器的信号采样电路化的_ B;所述的压力变送器的信号采样电路化d_B-端通过接线端P-与系统外部压力变送器信 号输出端连接，另一端连接处理器MCU;所述的压力变送器的信号采样电路化d_B由场效应 管Q4通过取样电阻与运放器U2相连组成。2. 根据权利要求1所述的一种用于压力变送器的信号采样保护电路，其特征是:与场效 应管Q4相连的取样电阻取样端为D端点。3. 根据权利要求1所述的一种用于压力变送器的信号采样保护电路，其特征是:所述运 放器肥型号为AD8608，运放器U2输出端为F端点。4. 根据权利要求1所述的一种用于压力变送器的信号采样保护电路，其特征是:所述场 效应管Q4型号为2N7002。5. -种用于压力变送器的信号采样保护方法，其特征是:其步骤如下： 1) 、将压力变送器的信号采样保护电路与压力变送器相连，将采集的电信号传输至处 理器MCU输入端； 2) 、压力变送器的信号采样电路采用的是传感器通道采集电路化d_B，其具有对压力 变送器信号进行转换、放大和采样，同时具有对单路传感器的过流保护功能； 传感器通道采集电路Pad_B，是每个传感器通道采集电路Pad_B输出采样信号 Ou化ut-MCU-AD分别送入MCU进行AD采样； 同时，处理器MCU输出1路供电控制信号MCU-PW-CRT和12路通道控制信号MCU-CH-CRT， 前者能够实现对测量电路的供电控制，后者能够实现对每个通道采集电路的单独控制； 每个传感器通道采集电路化d_B将压力变送器输入的4-20mA信号转换为电压信号并 放大后送入处理器MCU，处理器MCU根据电压值计算出电流值，并根据电流与压力的转换公 式计算出实际的压力值;处理器MCU对输入电压UF进行12位AD转换，有运放U2对UD起到放大2倍的作用，故UT二拉D:(19) 根据传感器压力与电流的关系，W〇-lMPa量程为例，待测压力值P为(20) 根据ID与D点电压UD有如下关系：21) 将公式（18)、（19)、（21)代入(20)可得(22) MCU按照公式(22)即可计算出待测压力值，单位MPa; 压力变送器信号的量程为4-20mA，对应输入电压UF的范围为0.96-4.8V，当MCU检测到 输入电压UF超过此量程上限时，认为需要对该通道传感器进行过流保护，故强制置MCU-CH- CRT为逻辑0;场效应管Q4为N沟道MOS管，其栅源极阀值电压VGs(th) =3V，当MCU-CH-CRT为逻 辑0时，场效应管Q4的栅源极电压Vgs - 0V<VGs(th)，则Q4关断，传感器被断开，达到了对该通 道传感器过流保护的目的。
【专利摘要】本发明属于柴油机监控技术领域，公开一种用于压力变送器的信号采样保护电路，该方法采用的电路是具有对压力变送器信号进行转换、放大和采样及对单路传感器的过流保护功能的压力变送器的信号采样电路Part_B；所述的压力变送器的信号采样电路Part_B由场效应管Q4通过分压电阻与运放器U2相连组成。本发明与压力变送器的供电电源保护电路结合的测量电路，适用于柴油机冷却水、滑油、进机空气等介质的压力信号的测量，实现了对压力变送器供电电源保护和信号采样保护，降低了因为接线错误、变送器损坏而引起的测量电路损坏的风险，提高了柴油机监控系统的安全性、可靠性。
【IPC分类】G01L19/00
【公开号】CN105547577
【申请号】CN201610075432
【发明人】杨迅, 于杨
【申请人】河南柴油机重工有限责任公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年2月3日